生物信息学

近年来,随着人类基因组计划（ＨＧＰ）在世界范围内的开展,破译人类及多种模式生物的遗传密码已成为生物学领域的重要学科。同时产生了巨量的基因组信息。分析这些信息是人类基因组研究必不可少的重要内容,从而也促成了生物信息学的产生与发展。生物信息学作为一门新的...     

真核基因可变剪接研究现状与展望

mRNA前体(pre-mRNA)的可变剪接是控制基因表达和产生蛋白质多样性的重要机制,是功能基因组时代的研究重点之一。生物信息学在识别可变剪接基因及其结构、分析可变剪接的功能和调控方式等方面具有重要作用。除了耗时的实验研究,识别可变剪接基因及其结构主要通过EST、mRNA等转录数据与基因组序列进行比对,获得同一基因的不同结构方式。分析蛋白质产物可对可变剪接的功能进行预测;潜在调控元件的统计分析则可为可变剪接调控机制的研究提供必要的数据。转录数据的时空信息以及比较基因组学对理解可变剪接信息的精确调控将提供重要资料。可变剪接及其调控机制的深入研究将为基因组和蛋白质组之间的对接提供重要的桥梁。     

结构基因组学研究概述

随着蛋白质数据库、基因组序列数据库和自动化技术的迅速发展,结构基因组学作为新的预测蛋白质结构的技术显得越发重要。本文对结构基因组学的产生发展进行概述,分别介绍结构基因组技术的功能、实验流程、蛋白质功能的预测方法,并对该学科发展进行了展望。     

NCBI的数据库资源及其应用

NCBI是美国的一个大型生物信息学系统,它主要通过NCBI网站为全世界的科学家服务,它拥有GenBank,RefSeq,UniGene,dbSNP等等多种大型生物学数据库,并且提供了多种数据库查询工具,如：Entrez,PubMed,LocusLink,TaxonomyBrowser等等,以及多种数据库分析资源,对于我们查询文献,人类基因组信息、基因表达、蛋白质结构、肿瘤遗传信息,以及不同种属遗传信息等等有非常大的帮助。是一个非常重要的生物医学资源。     

基因组结构信息在动物系统发育研究中的应用

随着人类基因组和一些模式生物、重要经济生物以及大量微生物基因组测序的完成,生物学整体研究业已进入基因组时代.最近5～10年以来,利用基因组结构信息进行系统发育推断的研究形成了分类学和进化生物学中的前沿领域之一.相对于核苷酸或氨基酸序列中的突变而言,基因组的结构变化--内含子的插入/缺失、反转录子的整合、签名序列、基因重复以及基因排序等--是更大空间(或者时间空间)尺度上的相对稀缺的系统发育信息,一般用于科和科以上阶元间的亲缘关系研究.基因组全序列的获得和其中各基因位置的确定有利于将基因组中不同层次的系统发育信息综合起来,利用全面分子证据(total molecular evidence;包括基因组信息,DNA、RNA、蛋白质的序列信息,RNA和蛋白质的高级结构等)进行分子系统学研究.     

后基因组时代的基因组功能注释

基因组功能注释是后基因组时代功能基因组学研究的热点领域.从基因组功能注释的研究内容与研究手段出发,重点综述了生物信息学在该领域方法学上的研究进展,并展望了今后的发展前景.     

全基因组测序在病原菌分型与溯源中的应用研究进展

细菌分子分型已成为监测细菌感染性疾病的暴发流行与明确病原菌传播途径的重要工具。随着全基因组测序技术的日益兴起,公共数据库中已产生大量的细菌基因组数据,迫切需要研究人员充分认识和理解该技术,并掌握多种生物信息学工具挖掘并解读测序数据。本文系统概述了全基因组测序技术与生物信息学工具在病原菌分型与溯源中的应用,并对全基因组测序技术在临床诊疗实践中存在的挑战以及未来应用前景进行了探讨。     

SARS病毒与其他冠状病毒的基因组比较

本文利用生物信息学方法比较SARS病毒和其他冠状病毒基因组。通过数据库搜索,找出与SARS病毒基因组相似的核酸或蛋白质序列,并对相似序列进行比对,分析它们的共性和差异。结果表明,SARS病毒在基因组的组织上及结构蛋白质方面与现有冠状病毒有比较大的相似性,SARS病毒基因组与冠状病毒基因组相关。但是,SARS病毒基因组还存在一些特异性序列,ORF1a和S蛋白(特别是S1)的变化以及SARS—CoV特异性的非结构蛋白可能是SARS发病机理与传染特性区别于其他冠状病毒的分子基础。在全基因组水平上进行核酸单词出现频率分析,结果表明,SARS病毒远离已知的其他冠状病毒,单独成为一类。     

蛋白质与抗体微阵列及其在生物医学研究中的应用

随着人类基因组测序的顺利完成及其他相关领域如机械制造、微电子加工技术及生物信息学方面所取得的进展,以蛋白质为研究对象的蛋白质组学愈显重要,高通量的蛋白质与抗体阵列芯片分析技术正日益为人们关注.对蛋白质分析策略及以阵列为基础的蛋白质芯片分析原理、相关的制备方法与检测技术及其在生物学研究、医学与实验诊断应用方面进行了阐述,并对现阶段该技术存在的不足与发展前景进行了讨论.     

医学生物信息学在心血管研究领域的应用--数据与知识

随着生物技术的进步,特别是以基因组、蛋白质组为标志的导致高通量实验数据产生的工作的开展,大量的实验数据在各个领域堆积拥塞,与领域内的知识的累计出现了极为不平衡的发展,因此,对这些数据的处理成为了学科发展的迫切需求。为了避免这些数据成为垃圾,数据库、统计学、信号处理、数据挖掘、知识管理、人工智能等多种技术被运用到医学生物学领域,使得医学生物信息学不再是医学、生物学和信息学、计算机科学的单纯交叉,而独立成为一门专业的学科,重点也由原来单纯的研究计算机信息技术在医学生物信息学中的延展和运用,转变到研究、发现、开发、创新适合医学生物学自身特点的新思想和新方法上来。本文对近年来心血管领域内医学生物信息发展和运用的情况进行了回顾和分析,并对该领域可能的发展方向做出判断。     

水稻全基因组编码抗病基因同源序列分析

利用模糊搜索的方法,在TIGR水稻日本晴基因组数据库(TIGR Rice Genome Annotation-Release5)中识别出565个编码抗病蛋白质的同源序列;利用识别出565个编码抗病蛋白质序列分别与籼稻基因组数据库进行BLASTP联配,共确定320个对应的等位基因。通过在线生物信息学软件,识别了这565个抗病基因的保守结构域、保守模体和DNA序列内转座子元件,其中有14个抗病基因同源序列注释错误。同时绘出了这些基因的基因组分布,并基于这些基因的同源树分析和基因组物理分布,认为基因的原位和远程复制事件产生了抗病基因的现存分布和多样性,其中转座子在复制过程中扮演了重要角色。这些对抗病机制研究和抗病基因进化研究以及抗病基因的转育具有重要意义。     

基于微生物基因组序列开发疫苗的研究进展与分析

疫苗的问世,使得许多危害人类健康的疾病得到了控制,对全世界人类预防和治疗疾病方面发挥了不可磨灭的作用,而一些特殊的病原体所引起的人类疾病的危害性是极大的,但采用传统的方法根本无法制备其安全有效的疫苗。直到20世纪末,微生物全基因组测序、生物信息学分析、蛋白质组学和DNA芯片技术的发展为疫苗研究领域带来了前所未有的变革。基于微生物基因组序列开发疫苗的新方法应运而生,为采用传统方法无法取得成功的疫苗的制备带来了光明。本文从基于微生物基因组序列开发疫苗的可行性、原理、实验方法以及应用等方面进行了综述。     

微生物基因组注释系统MGAP

利用生物信息学方法和工具开发了微生物基因组注释系统（Microbial genome annotation package, MGAP）,并用于蓝细菌PCC7002的基因组注释。该系统由基因组注释系统和基于Web的用户接口程序两部分组成。基因组注释系统整合多个基因识别、功能预测和序列分析软件;以及蛋白质序列数据库、蛋白质资源信息系统和直系同源蛋白质家族数据库等。用户接口程序包括基因组环状图展示、基因和开放读码框在染色体上的分布图,以及注释信息检索工具。该系统基于PC微机和Linux操作系统,用MySQL作数据库管理系统、用Apache作Web服务器程序,用Perl脚本语言编写应用程序接口,上述软件均可免费获得。     

果蝇细胞凋亡核心机制的基因组比较

基因组比较研究是从基因组序列推测调控网络的主要途径。细胞凋亡信号网络是调控网络的一个典型代表。ＥＧＬ１、ＣＥＤ３、ＣＥＤ４和ＣＥＤ９及其同源蛋白质的线虫和哺乳动物构成保守的凋亡核心机制。目前果蝇细胞凋亡核心机制尚不完整,还未找到ＥＧＬ１和ＣＥＤ９类似蛋白质。通过一系列基于生物信息学的基因组比较分析,在果蝇的基因组数据库中发现了两个ＢＣＬ２／ＣＥＤ９和一个ＥＧＬ１的同源蛋白质的编码基因,并重构了果蝇     

元基因组学及其在转化医学中的应用

微生物群落遍布于人体的每个角落,与人共生并对人体健康产生重要和深刻的影响。与人类共生的全部微生物的基因组总和称为“元基因组”或“人类第二基因组”。研究人体微生物群落及相关元基因组数据,对转化医学领域的基础研究和临床应用具有重要的价值。通过对生物医学相关的高通量元基因组数据进行分析,不仅能为基础医学研究向医学临床应用转化提供新思路和新方法,而且具有广阔的应用前景。基于新一代测序技术产生的数据,元基因组分析技术和方法能够弥补以往人体微生物先培养后鉴定方法的缺陷,同时能有效鉴定和分析微生物群落的组成及功能,从而进一步探究和揭示微生物群落与机体生理状态之间的关系,为解决许多医学领域的难题提供了全新的切入角度和思维方法。文章系统介绍了元基因组研究的现状,包括元基因组的方法概念和研究进展,并以元基因组在医学研究中的应用为着眼点,综述了元基因组在转化医学方面的研究进展,进一步阐述了元基因组研究在转化医学应用领域中具有的重要地位。     

微生物蛋白组学的发展及前景

随着人类基因组草图的绘制成功,标志着后基因组时代的到来。由于基因的功能主要是通过其表达蛋白质实现,要了解基因的全部信息,必须深入研究不同基因编码的蛋白质,因此蛋白质组学(proteomics)在生命科学研究中具有重要的地位。蛋白组学是一门新兴科学,目前还处于起步阶段,随着这项研究的不断深化,必将对人类的生活和生产带来重大影响。主要目的是对国内外蛋白组学的发展、研究现状以及应用前景进行简要阐述。     

基于Web的基因组浏览器研究现状

测序技术的发展促使人类基因组测序成本急剧降低,测序速度迅速增加,对这些数据的分析和可视化已成为生命科学领域最重要的课题之一.基因组浏览器技术在基因序列分析,遗传密码解读,复杂疾病研究等方面具有重要意义.本文综述了9种主要的基因组浏览器技术,并从可视化内容、可视化形式、软件系统架构等角度分析了它们的特点.最后,探讨了基因组浏览器发展所面临的挑战.     

酿酒酵母基因组学研究进展

酿酒酵母是第一个完成基因组测序的真核生物,在基因组序列信息研究上取得了重大的进展,并且成为后基因组研究的主要模式材料,在基因功能、转录组、蛋白质组等方面获得了许多重要的成果,为高等生物,以及人基因组的研究提供了很好的借鉴,并为深入认识酵母以及生命的进化提供了基本的信息。     

一株具有广谱抗菌活性炭样小单孢菌的全基因组序列测定

【目的】炭样小单孢菌JXNU-1是一株具有广谱抗菌活性的放线菌,研究揭示该菌的基因组序列信息。【方法】采用高通量测序技术对炭样小单孢菌JXNU-1的基因组DNA测序,利用SOAPdenovo软件组装,人工PCR修补基因组部分缺口,然后进行生物信息学分析。【结果】对炭样小单孢菌JXNU-1的全基因组序列进行了测定和注释,得到基因组精细图,相关序列已提交GenBank,获得登录号为JXSX00000000。【结论】研究为揭示炭样小单孢菌JXNU-1抗生素产生机制及其抗菌机理提供了基础数据,对进一步研发其抗生素具有重要的理论意义和巨大的应用价值。     

人类基因组研究进展及其产业化前景

人类基因组研究关系到人类生存与健康的各个方面 ,成为医药生物技术产业创新的重要源头 ,将产生巨大的社会效益和经济效益。 2 0世纪末启动的人类基因组计划被公认为是生命科学发展史上的里程碑 ,随着人类基因组、水稻基因组、拟南芥基因组及其它重要微生物等 5 0多种生物基因组全序列测定工作的完成 ,目前国际基因组研究开发的总体趋势已发生了变化 ,功能基因组研究成为竞争的焦点。我国在人类基因组研究方面已取得令人瞩目的成绩 ,如在世界上首次克隆了人神经性高频耳聋、遗传性乳光牙等一批疾病基因 ,收集、保存了一批宝贵的遗传资源 ,建立了国家级的、在国际上具有初步竞争实力的人类基因组研究基地等。综述了近年来人类基因组研究、开发现状及我国在该领域所具备的一些工作基础 ,并对加速我国人类基因组研究提出了一些建议。